Αστροβιολογικές αναζητήσεις: Τα μυστικά των πρώτων γήινων οργανισμών «αποκαλύπτουν» ζωή πέρα από τον πλανήτη μας

Μικροσκοπικά απολιθώματα από το βαθύ παρελθόν της Γης ενδέχεται να αποκαλύψουν πότε εμφανίστηκε για πρώτη φορά η κυτταρική πολυπλοκότητα. Η επιβίωσή τους θα μπορούσε να αναδιαμορφώσει τόσο την εξελικτική ιστορία όσο και την αστροβιολογία. Φωτογραφία: Pexels

Μικροσκοπικά απολιθώματα από το βαθύ παρελθόν της Γης ενδέχεται να αποκαλύψουν πότε εμφανίστηκε για πρώτη φορά η κυτταρική πολυπλοκότητα. Η επιβίωσή τους θα μπορούσε να αναδιαμορφώσει τόσο την εξελικτική ιστορία όσο και την αστροβιολογία. Φωτογραφία: Pexels

Η κατανόηση των απαρχών της ζωής στον πλανήτη μας αποτελεί ένα από τα μεγαλύτερα επιστημονικά μυστήρια. Νέες έρευνες σε αρχαία μικροσκοπικά απολιθώματα έρχονται να ανατρέψουν τα όσα γνωρίζαμε για την εμφάνιση των πρώτων πολύπλοκων κυττάρων.

Αυτά τα ευρήματα δεν αναδεικνύουν μόνο το εξελικτικό μας παρελθόν, αλλά προσφέρουν και έναν πολύτιμο οδηγό για τον εντοπισμό ζωντανών οργανισμών σε μακρινούς κόσμους.

Τα αρχαιότερα ευκαρυωτικά απολιθώματα της Γης ενδέχεται να ρίξουν φως τόσο στην εμφάνιση της πολύπλοκης ζωής όσο και στην αναζήτηση ζωής σε άλλους πλανήτες.

Η αναζήτηση ζωής στον Άρη ή στους παγωμένους δορυφόρους Ευρώπη και Εγκέλαδο μπορεί να προσελκύει περισσότερο την προσοχή από ό,τι η μελέτη του πώς αναπτύχθηκε η ζωή στη Γη.

Ωστόσο, η ιχνηλάτηση της εμφάνισης των πρώτων ευκαρυωτών στον πλανήτη μας είναι εξίσου σημαντική για την αστροβιολογία, ειδικά επειδή οι μικροβιακοί οργανισμοί κυριάρχησαν σχεδόν στο 90% της ιστορίας της Γης.

Η Νήσος των Αρκούδων [Bear Island] στη Θάλασσα Μπάρεντς, η οποία αποτελεί μια παλαιοντολογική «θερμοκοιτίδα» γνωστή για τη διατήρηση αρχαίων μικροαπολιθωμάτων. Πηγή: Wikipedia
Η ζωή εμφανίστηκε στη Γη πριν από περισσότερα από 3,5 δισεκατομμύρια χρόνια, εξηγεί ο Ρος Άντερσον (Ross Anderson), παλαιοντολόγος στο Πανεπιστήμιο της Οξφόρδης στο Ηνωμένο Βασίλειο.

Τα κυανοβακτήρια και η φωτοσύνθεση που παράγει οξυγόνο ήταν παρόντα τουλάχιστον πριν από 2,3 δισεκατομμύρια χρόνια, ενώ ακολούθησαν οι ευκαρυώτες το αργότερο πριν από 1,7 δισεκατομμύρια χρόνια, ανέφερε ο ίδιος.Τα φύκη εμφανίστηκαν τουλάχιστον πριν από ένα δισεκατομμύριο χρόνια και πιθανότατα νωρίτερα.

Τα ζώα έκαναν την εμφάνισή τους τουλάχιστον πριν από 570 εκατομμύρια χρόνια, και ενδεχομένως λίγο πριν από αυτό το διάστημα.

Ωστόσο, για να φτάσουν στον κοινό πρόγονο των φυτών και των ζώων, οι ερευνητές πρέπει να ανατρέξουν περίπου 1,6 δισεκατομμύρια χρόνια πίσω, σύμφωνα με τον Άντερσον.

Οι λεγόμενοι «crown» ευκαρυώτες, οι οποίοι αντιπροσωπεύουν τα παλαιότερα μέλη των κύριων σύγχρονων ευκαρυωτικών ομάδων, διαδραμάτισαν κεντρικό ρόλο στην ανάδυση της πολύπλοκης ζωής στη Γη.

Ο Άντερσον θεωρεί ότι οι ευκαρυώτες είναι οι πρώτοι πραγματικά πολύπλοκοι οργανισμοί του πλανήτη.

Μικροαπολιθώματα των Βαθέων Υδάτων. Πηγή: Wikipedia

Οι ευκαρυώτες κατέστησαν δυνατή την πολύπλοκη ζωή

Οι ευκαρυώτες διαθέτουν έναν κυτταρικό πυρήνα όπου εγκλείεται το DNA, αλλά έχουν επίσης οργανίδια –υποκυτταρικές δομές μέσα στα κύτταρά τους, όπως το μιτοχόνδριο– που επιτρέπουν έναν τρόπο ζωής με υψηλές ενεργειακές απαιτήσεις.

«Είναι οι ευκαρυώτες αυτοί που ανέπτυξαν την πολύπλοκη πολυκυτταρικότητα και τις μακροσκοπικές μορφές ζωής· όλα τα ζώα, τα φυτά και οι μύκητες που βλέπουμε γύρω μας στον κόσμο είναι ευκαρυωτικοί οργανισμοί», αναφέρει ο Άντερσον.

Τα μαλακά σώματα αφήνουν ελάχιστα ίχνη

Κανένας οργανισμός παλαιότερος των 500 εκατομμυρίων ετών δεν διέθετε κελύφη ή σκελετό, καθώς αυτά δεν είχαν εξελιχθεί ακόμα.

Ως αποτέλεσμα, οι παλαιοντολόγοι βασίζονται σε αρκετά ασυνήθιστα περιβαλλοντικά περιβάλλοντα, όπου μπορούν να διατηρηθούν κυτταρικά κατάλοιπα και μαλακοί ιστοί.

Κατά συνέπεια, οι ερευνητές γνωρίζουν ελάχιστα για το πώς εξελισσόταν η ζωή κατά τη διάρκεια μιας περιόδου που αποτελεί το 90% της ιστορίας της Γης.

«Με ενδιαφέρει το πώς περάσαμε από έναν πλανήτη που είχε μόνο βακτήρια σε έναν πλανήτη με πολύπλοκους πολυκυτταρικούς οργανισμούς», αναφέρει ο Άντερσον.
«Αυτού του είδους τα πολυκυτταρικά απολιθώματα είναι δύσκολο να βρεθούν, γι’ αυτό κάνω πολλή δουλειά πάνω στη χημεία των πετρωμάτων για να ανακαλύψω σε ποια περιβάλλοντα διατηρούνται».

Ένα πρόβλημα είναι ότι τα ευκαρυωτικά μικροαπολιθώματα υφίστανται δισεκατομμύρια χρόνια υποβάθμισης και αλλοίωσης.

«Γνωρίζουμε όμως ότι η μετάβαση από τους μονοκύτταρους στους πολυκύτταρους οργανισμούς συνέβη πολλαπλές φορές σε διαφορετικά μέρη της Γης», αναφέρει ο Άντερσον. «Μας ενδιαφέρει να μάθουμε πώς τα ζώα απέκτησαν τόσο μεγάλη ποικιλομορφία σήμερα», συμπληρώνει.

Το μεγαλύτερο μέρος αυτής της ποικιλομορφίας διαμορφώθηκε κατά τη διάρκεια της μετάβασης από την Εδιακρανική στην Κάμβρια περίοδο.

Πρόκειται για μια εποχή πριν από περίπου 540 εκατομμύρια χρόνια, η οποία αποτέλεσε ένα σημαντικό εξελικτικό βήμα ανάμεσα στους οργανισμούς με μαλακό σώμα και την «Κάμβρια έκρηξη» της ζωής, η οποία έφερε την κινητικότητα, τα κελύφη και τους σκελετούς.

Τα απομακρυσμένα πετρώματα διατηρούν σπάνια στοιχεία

Όσο για το πού πρέπει να αναζητηθούν αυτά τα αρχαία ευκαρυωτικά μικροαπολιθώματα;

Ο Άντερσον και οι συνεργάτες του ενδιαφέρονται ιδιαίτερα για μια έκταση 100 τετραγωνικών χιλιομέτρων σε μια περιοχή που κάποτε αποτελούσε ρηχή θάλασσα, περίπου 80 μοίρες βόρεια, σε ένα απομακρυσμένο σύμπλεγμα νησιών κοντά στο Σβάλμπαρντ της Νορβηγίας.

Μόλις πέρυσι, στην Αυστραλία, οι ερευνητές ανακάλυψαν μερικά από τα αρχαιότερα μικροαπολιθώματα ευκαρυωτών που έχουν βρεθεί ποτέ, τα οποία χρονολογούνται πριν από περίπου 1,75 δισεκατομμύρια χρόνια.

Το ιδανικό σημείο για τον εντοπισμό τέτοιων μικροαπολιθωμάτων βρίσκεται συνήθως σε αρχαίες παράκτιες περιοχές.

Εκεί, οι ευκαρυώτες είχαν πρόσβαση σε πλούσια οργανική ύλη και άφθονα θρεπτικά συστατικά, γεγονός που τους επέτρεψε να αναπτυχθούν τόσο σε πολυκυτταρικότητα όσο και σε ποικιλομορφία.

Η ιδέα είναι να επισκεφθούμε περιοχές που είτε είναι παρθένες είτε δεν έχουν υποστεί δειγματοληψία σε μεγάλο βαθμό.

Ο ίδιος ο Άντερσον ειδικεύεται στην αναζήτηση περιοχών που είχαν υποστεί μαζικές αποθέσεις αργίλου, οι οποίες μπορεί να βοήθησαν στη διατήρηση αυτών των αρχαίων ευκαρυωτών.

«Σήμερα, αναζητούμε τοποθεσίες που είναι είτε έρημοι είτε αρκτικές περιοχές, όπου δεν υπάρχει βλάστηση και έτσι τα πετρώματα είναι εκτεθειμένα», αναφέρει ο Άντερσον.

Τίποτα από όλα αυτά δεν είναι εύκολο.

Η αναζήτηση μικροαπολιθωμάτων ευκαρυωτών αποτελεί έναν πραγματικά ηράκλειο άθλο, καθώς είναι εξαιρετικά μικροσκοπικά και αποτελούνται από απροστάτευτο μαλακό ιστό, γεγονός που τα κατέστησε ευάλωτα σε τεράστια υποβάθμιση και αλλοίωση στο πέρασμα δισεκατομμυρίων ετών.

Η Γη ως οδηγός για την αναζήτηση ζωής στο σύμπαν

«Η μεγαλύτερη πρόκληση αυτή τη στιγμή είναι ότι διαθέτουμε ένα ελλιπές δείγμα στο αρχείο των απολιθωμάτων», αναφέρει ο Άντερσον.

«Έχουμε αρχίσει να κατανοούμε ποια είναι τα κατάλληλα πετρώματα για να βρούμε πρώιμα απολιθώματα, και αυτό αρχίζει να μας παρέχει τα δεδομένα με τα οποία μπορούμε να καταγράψουμε την ιστορία της παλαιότερης ζωής στη Γη», συμπληρώνει ο ίδιος.

«Μεγάλο μέρος της εργασίας που έχουμε κάνει πάνω στα αργιλικά πετρώματα είχε ως κίνητρο τον εντοπισμό ζωής σε άλλους πλανήτες», επισημαίνει ο Άντερσον.

«Πρέπει να κατανοήσουμε καλύτερα πώς δημιουργήθηκε η ζωή εδώ, αν ελπίζουμε να καταλάβουμε την πιθανότητα να έχει αναπτυχθεί και αλλού».